臨沂市岸堤水庫汛期調度運用方案設計

饒亞蘭，周 冉，姜鈞耀

（山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250014）

臨沂市岸堤水庫位于蒙陰縣界牌鎮圈里村西沂河一級支流東汶河上，流域面積1 690 km2。水庫總庫容7.80 億m3，興利庫容4.59 億m3，興利水位176.00 m，死水位160.30 m。該水庫在防洪減災、農業灌溉、城市供水等方面發揮了重要作用，是臨沂市重點水源工程、民生保障工程。

水庫除險加固工程竣工后，水庫主體工程防洪安全能力得到較大提升。結合水庫工程現狀，編制《臨沂市岸堤水庫2020 年汛期調度運用計劃》，科學有據地指導水庫汛期調度運行，促進當地經濟社會和諧發展。

1 水庫設計洪水

采用延長后的洪水資料系列對水庫設計洪水洪峰、洪量成果進行復核。復核后的設計洪水成果比除險加固初設階段設計洪水成果較小，為安全起見，設計洪水仍采用除險加固初設階段設計洪水成果。

2 水庫2020 年汛期控制指標

2.1 汛中限制水位與允許超蓄水位、汛末蓄水位

在保證水庫大壩安全及下游河道安全的前提下，兼顧水庫蓄水興利的要求，綜合分析確定岸堤水庫2020 年汛中限制水位為174.00 m。

水庫除險加固工程竣工時間較短，未經歷過高水位檢驗，且按汛中限制水位174.00 m 起調的20 年一遇防洪高水位已超過歷史最高洪水位175.50 m，為確保安全，本年度不宜超蓄。

水庫自下閘蓄水后，水庫水位維持在174.00 m以上時間為8 d，水庫經歷了庫水位174.00 m 的檢驗，綜合確定岸堤水庫2020 年汛末蓄水位為175.00 m。

2.2 允許壅高水位、警戒水位和允許最高水位

根據岸堤水庫管理部門意見，水庫洪水調節計算采用兩級控泄原則。當水庫入庫洪水為20 年一遇時，10 孔溢洪閘同步開啟1.03 m，控制泄量1 330 m3/s；當水庫入庫洪水為50 年一遇時，10 孔溢洪閘同步開啟3.54 m，控制泄量4 000 m3/s；當水庫入庫洪水位超過50 年一遇防洪高水位時，10 孔溢洪閘全部開啟，按自由出流敞泄，以確保水庫大壩安全。起調水位為2020 年汛中限制水位174.00 m，并且對防洪高水位和最高水位進行破時段調算?；竟綖椋?/p>

式中：Q1、Q2為時段初、時段末入庫流量，m3/s；q1、q2為時段初、時段末出庫流量，m3/s；V1、V2為時段初、時段末水庫蓄水量，104m。

岸堤水庫為兩級控泄，采用自174.00 m 起調，固定閘門開啟高度調算所得的20 年一遇、50年一遇、100 年一遇、10 000 年一遇洪水位分別為175.65 m、176.15 m、176.33 m、179.61 m，即為第一允許壅高水位、第二允許壅高水位、警戒水位、允許最高水位。

3 防洪調度圖的繪制

防洪調度圖作為洪水調度方案的主要工具圖，根據實際降雨量和雨前庫水位，查防洪調度圖即可迅速選定合理泄洪方式，并預估出不同泄洪方式情況下水庫將出現的最高水位和最大泄量，為臨汛調度指揮和防洪搶險決策，爭取準備時間。

防洪調度圖由分區的抗洪能力線（亦稱調度區邊界線）組成，縱坐標為雨前庫水位，取值范圍自等于或低于死水位，上至壩頂高程，橫坐標為最大24 h 徑流深（Y24）。按不同的泄洪方式計算繪制調度區邊界線（抗洪能力線），各調度區邊界線將調度區分為不泄水區、限制泄洪區和自由敞泄區。

采用實測流量法推求的設計洪水，橫坐標為最大24 h 徑流深（Y24）。為方便使用，先分析24 h凈雨（R24）與24 h 徑流深（Y24）的關系，隨后確定了P+Pa 與最大24 h 徑流深（Y24）的關系。由此，通過查雨前水位和P+Pa 值可迅速確定所屬的調度區，選定最優泄洪方式，預估最高庫水位，以指導汛期水庫調度運行。

3.1 24 h 凈雨（R24）與24 h 徑流深（Y24）關系

分析最大24 h 徑流深（Y24）與最大24 h 凈雨（R24）關系，可以轉換為分析最大24 h 洪量（W24）與24 凈雨（R24）相應洪量的關系。

根據中國水利水電出版社編制的《工程水文學》教材中流域出口斷面流量過程線時段數計算：

式中：L 為流域出口斷面流量過程線時段數；n 為經驗單位線時段數，根據岸堤水庫資料分析，岸堤水庫經驗單位線時段數為22；m 為凈雨時段數，凈雨時段數為24。

經分析計算，岸堤水庫24 h 徑流深Y24與24 h凈雨R24關系為Y24=0.659 4 R24×1.028，岸堤水庫流域P+Pa 與最大24 h 徑流深（Y24）的關系見表1。

表1 岸堤水庫P+Pa～R 關系曲線

3.2 不泄水區邊界線

不泄水區邊界線是指水庫不同的雨前水位對應不同的入庫洪水，使水庫水位剛好達到汛限水位。以雨前水位為縱坐標，徑流深為橫坐標所繪制的點群，即為不泄水區邊界線見表2。

表2 岸堤水庫不泄水區邊界線計算成果表

按來水全部蓄存，最高水位不超過汛中限制水位174.00 m 的原則，用水量平衡的方法求不同凈雨和頻率的雨前庫水位，即得邊界線坐標值。

式中：VS為汛中限制水位的相應庫容，萬m3；V0為雨前水位的相應庫容，萬m3；F為流域面積，km2。

3.3 限制泄洪區邊界線

限制泄洪區邊界線是指水庫雨前水位對應一定的洪水，經過水庫調洪演算，水庫水位剛好達到允許壅高水位，水庫最大泄量為安全泄量。雨前水位和對應最大24 h 徑流深（Y24）所繪制的點群，即為限制泄洪區邊界線見表3、表4。

表3 限制泄洪區邊界線計算成果表（限泄1 330 m3/s）

表4 限制泄洪區邊界線計算成果表（限泄4 000 m3/s）

洪水設計采用實測流量法，假定不同的最大24 h 徑流深（Y24）進行入庫洪水設計，按照汛限水位以下不泄洪，汛中限制水位和一、第二允許壅高水位之間均限泄，最高水位剛好達到第一、二允許壅高水位，進行水庫調算，試算相應的雨前水位。

3.4 自由泄洪區邊界線

自由泄洪區邊界線是指水庫雨前水位對應的洪水，經過水庫調洪演算，水庫水位剛好達到允許最高水位。雨前水位和對應最大24 h 徑流深（Y24）所繪制的點群，即為自由泄洪區邊界線。

洪水設計采用實測流量法，假定不同的最大24 h 徑流深（Y24）進行入庫洪水設計，按照汛限水位以下不泄洪，汛限水位和第一允許壅高水位之間限泄1 330 m3/s，第一允許壅高水位和第二允許壅高水位之間限泄4 000 m3/s，超過第二允許壅高水位自由敞泄，進行水庫調算。根據不同頻率洪水試算相應的雨前水位見表5、表6。

表5 自由泄洪區警戒水位參考線計算成果表

表6 自由泄洪區邊界線計算成果表

水庫調算時，汛中限制水位取174.00 m，第一允許壅高水位為175.65 m，第二允許壅高水位為176.15 m，警戒水位為176.33 m，允許最高水位為179.61 m。

3.5 繪制防洪調度圖

根據分析確定的汛中限制水位和不同頻率的設計洪水，繪制岸堤水庫2020 年度防洪調度圖，以指導汛期水庫調度運行。

防洪調度圖的使用步驟為：已知起始一段歷時的降雨量，則根據實際的降雨量，由P+Pa～Y24關系查出實際的降雨量所對應的24 h 徑流深（Y24）；利用雨前水位及24 h 徑流深（Y24），判定所屬的調度區，利用防洪調度圖初定最高水位和泄洪方式。若降雨繼續，則用累計雨量再查P+Pa～Y24得所對應的24 h 徑流深（Y24），由此選定新的泄洪方式，依次類推，及時調整調度方式，預估最高庫水位和最大泄洪流量，為臨汛調度指揮和防洪搶險決策提前準備時間。

4 洪水調度方案

岸堤水庫洪水調度方案：

1）岸堤水庫2020 年6 月21 日至8 月15日控制水庫蓄水位為174.00 m。

2）雨前庫水位低于汛中限制水位174.00 m，預計雨后庫水位也不超過汛中限制水位174.00 m時，溢洪閘不開啟泄洪。

3）當雨前庫水位達到汛中限制水位174.00 m，24 h 徑流深不超過113.8 mm 的情況下，應同步等高開啟溢洪閘，閘門開啟高度1.03 m，最大控制下泄流量1 330 m3/s，預計最高洪水位不超過第一允許壅高水位175.65 m。

4）若降雨繼續，24 h 徑流深達到156.4 mm，應在庫水位達到第一允許壅高水位175.65 m 時，將閘門開啟高度加大至3.54 m，最大控制下泄流量不超過第二安全流量4 000 m3/s，預計最高洪水位不超過第二允許壅高水位176.15 m。

5）當24 h 徑流深達到460.4 mm，應在庫水位達到第二允許壅高水位176.15 m 時，全開溢洪閘門敞泄，預計最高庫水位不超過允許最高水位179.61 m，最大泄流量11 253 m3/s。

6）當24 h 徑流深超過460.4 mm 時，預計水庫超過允許最高水位179.61 m，溢洪閘閘門全開泄洪。應提前通知下游群眾做好安全轉移準備，搶險隊做好一切搶險準備，注意觀察水情，加強人力防守，確保大壩安全。

5 結語

水庫防洪度汛應遵循水庫年度汛期控制運用計劃，可以最大限度地保證工程安全、下游群眾生命及國家財產安全。但在實際應用中，水庫技術人員要和當地水文氣象部門密切配合，做好洪水預報，以指導實時調度，加強防洪措施。如果在調度過程中出現異常情況，應針對問題積極采取相應的措施，提高防洪調度的主動性。